네트워크(Network) - 스위치, VLAN - 공부 내용 정리

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1. 스위치

 스위치 장비는 2계층의 물리 주소인 MAC주소 기반으로 동작한다. 스위치는 MAC주소를 확인하고 패킷을 받아서 필요한 곳에서 보내주는 역할을 한다. 그 뿐 아니라 네트워크를 분리할 수 있는 VLAN기능과, 네트워크 루프를 방지하는 STP프로토콜을 기본적으로 가지고 있다.

 

 스위치는 MAC주소와 단말이 위치하는 인터페이스 정보를 매칭한 MAC주소 테이블을 가지고 있다. 전송해야하는 패킷의 헤더안에 2계층의 도착지를 확인하고 주소 테이블에서 해당 주소가 어디 포트에 있는지 확인해서 전송한다. 이러한 스위치에는 동작방식이 있다.

스위치 동작방식
1. Flooding
2. Address Learning
3. Forwading / Filtering

1. 플러딩(Flooding)

 스위치가 모든 포트로 패킷을 보내는 동장 방식을 플러딩이라고 한다. 패킷이 들어오면 도착지의 MAC주소를 확인하고 주소 테이블에 해당 주소가 있는지 확인한다. 주소 테이블에 매칭되는 도착지의 MAC주소가 없으면 모든 포트에 같은 내용의 패킷을 전송한다. 하지만 스위치가 패킷을 플러딩 하는 것은 제대로 동작하지 않는다는 뜻이다. 지난 시간에 배웠던 ARP 브로드캐스트로 미리 통신해야하는 단말의 MAC주소를 알아낸다.

2. 어드레스 러닝(Address Learning)

스위치가 패킷을 받고 도착지의 주소를 확인하고 원하는 포트로 전송을 하기 위해서는 주소 테이블을 만들고 유지를 해야한다. 이런 MAC주소 테이블을 만들고 유지하는 과정을 어드레스 러닝이라고 한다. 패킷의 출발지 MAC주소 정보를 이용한다. 패킷이 특정 포트로 들어오면 스위치에는 패킷의 출발지 MAC주소와 포트번호를 주소 테이블에 기록한다.

3. 포워딩(Fowarding) / 필터링(Filtering)

패킷이 스위치에 들어오고 도착지 MAC주소를 확인해서 테이블과 비교해 맞는 정보가 있으면 해당 포트로 패킷을 보낸다. 보내는 것을 포워딩이라고 한다. 주소 테이블에서 확인했을 때 맞는 정보가 없으면 패킷을 보내지 않는다. 이 동작을 필터링이라고 한다. 

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2. VLAN(Virtual Local Area Network)

 하나의 물리 스위치에서 여러개의 네크워크를 나누어서 사용할 수 있는 기술이 VLAN이다. VLAN은 물리적인 배치와는 상관없이 논리적으로 분할, 구성하는 기술이다. VLAN을 나누면 하나의 장비를 서로 다른 네트워크를 갖도록 논리적으로 분할한 것이다. 그렇기 때문에 유니캐스트 뿐 아니라 브로드캐스트도 VLAN통신을 할 수 없고, 서로 다른 네트워크 통신을 위해 3계층 장비가 필요하다. VLAN에는 2가지 종류가 있다.

1. 포트기반의 VLAN
: 스위치를 분할해 사용하는 것
2. MAC주소 기반의 VLAN
: 스위치에 연결된 단말의 MAC주소를 기반으로 VLAN을 할당

 위에서 서로 다른 VLAN이 설정된 포트간에는 통신할 수 없다고 했다. 그래서 3계층의 장비를 사용해야 한다. 여러개의 VLAN이 있을 때 스위치를 서로 연결을 해야하는 경우에 각 VLAN끼리 통신을 하기 위해서는 VLAN의 갯수만큼 포트를 연결해야 한다. 네트워크가 점점 커질 수록더 많은 스위치를 연결해야 하기 때문에 낭비가 된다. 

 

 이문제를 해결하기 위해서 VLAN태그 기능이 있다. 태그 기능은 하나의 포트에서 여러개의 VLAN을 함께 전송할 수 있게 해준다. 이포트를 태그 포트라 한다. 태그포트로 통신할 때, 프레임 중간에 VLAN ID필드를 넣어서 사용한다. ID필드를 받은 도착지에서는 이 VLAN ID를 제거하면서 해당 ID의 VLAN ID로 전송한다.